CN111334407B - 一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，包括配料罐、第一种子罐、第二种子罐、发酵罐、空气过滤器和负压直燃式隧道干燥机，所述发酵罐和静培罐上均安装有射流器，所述第一种子罐和第二种子罐连接，所述第二种子罐和发酵罐连接，所述配料罐连接有料液泵，所述料液泵的上连接有管道，所述管道分别连接在第一种子罐、第二种子罐和发酵罐上，所述发酵罐的一侧连接有静培罐；同时本发明还提出了一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术。本发明根据酵母自身生理代谢属性和代谢物质需求设计，达到微生物发酵工艺与装备充分融合一体的正向性效果，开辟了酵母培养物高品质连续、稳定、低耗、高性能生产新工艺。
Description
技术领域
本发明涉及家酵母发酵技术领域，尤其涉及一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备。
背景技术
各种微生物是生命个体在亿万年的自然界不断演化、演变的结果。微生物是从最低等的非细胞-活细胞-核单细胞-有核细胞，经过亿万年的演化形成千万种现代形态不同种类的无核有核微生物。每一类微生物在其进化过程中所表现出的生理代谢途径，都随着向更高一级的进化而改变着自己的“生存之道”。从最初的非细胞、单细胞、无氧厌氧代谢到有氧低氧兼性代谢，再到有氧代谢，微生物也从低等古生物微生物细菌不断进化到厌氧的细菌，到好氧的细菌，到兼氧的细菌，再到厌氧的真菌、兼氧的真菌、好氧的真菌。
酵母菌就是一个经过亿万年进化而成为典型的，具有好氧代谢、兼氧代谢、厌氧代谢功能属性于一身的真菌类微生物。它具备多种代谢功能与途径，适应各种条件下的代谢与生存能力。也是迄今为止人类在利用酵母的属性，为人类生产、生活提供各种发酵食品，与人类生命活动息息相关最密切的微生物之一，但是现在的酵母产品在生产酵母培养物的发酵生产时，不能充分利用酵母的属性进行发酵，发酵的产品内容物较少，利用效率较低，产生的经济效益低，所以需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前酵母培养物产品有效培养物含量较少，酵母培养物产率低，酵母培养物生产成本高的缺点，而提出的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，包括配料罐、第一种子罐、第二种子罐、发酵罐、空气过滤器和负压直燃式隧道干燥机，所述发酵罐和静培罐上均安装有射流器，所述第一种子罐和第二种子罐连接，所述第二种子罐和发酵罐连接，所述配料罐连接有料液泵，所述料液泵的上连接有管道，所述管道分别连接在第一种子罐、第二种子罐和发酵罐上，所述发酵罐的一侧连接有静培罐，所述静培罐的两侧分别连接有水解剂放置罐和破壁溶裂罐，所述破壁溶裂罐的一侧连接有物料混合机组，所述物料混合机组的一侧设有隧道式固体连续发酵床，所述隧道式固体连续发酵床和负压直燃式隧道干燥机连接，所述负压直燃式隧道干燥机的一侧连接有旋风分离器，所述旋风分离器的下端连接有物料仓。
优选地，所述物料仓通过提升机连接有圆筒仓。
优选地，所述第一种子罐、第二种子罐和发酵罐均和空气过滤器连接。
本发明还提出了一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，包括以下步骤：
S1：先将需要发酵的酵母菌放置到第一种子罐中进行培养发育，同时通过配料罐和料液泵输送到第一种子罐中；
S2：等到酵母菌种培养到一定时间后在输送转接到第二种子罐中进行培养繁育，等到一段时间后再转接输送到发酵罐中，第一种子罐、第二种子罐及发酵罐的温度设置在28-30℃，酵母菌种在发酵罐中进行恒流繁育增值达标后再输送到酵母静培罐中，在低温厌氧条件进行有机合成的代谢；
S3：酵母低温静培液发酵结束后输送到破壁溶裂罐连接的热换器进行温度循环调节，使静培液温度达到规定要求，并控制水解剂放置罐中的水解剂输送到破壁溶裂罐中，破壁剂投放比例为1％—5％，控制破壁溶裂罐中的温度在50℃—55℃，pH值在6.5-7.5，使酵母细胞破壁裂解，使酵母细胞内容物溶出到培养液内，完成酵母在液态发酵阶段的全部历史使命；
S4：酵母细胞破壁罐液输送到物料混合机组中，通过固液调质混合捣碎机与固体培养基进行充分的混合捣碎吸附，经过二次混合接种机接入丝状酵母菌种，并经过机械混合碾压成型；
S5：将成型后的酵母固体发酵培养基颗粒均匀摊布在隧道式固体连续发酵床上，经过连续移动发酵床进行有氧与无氧深度发酵培养，在固体有氧与厌氧深度发酵时温度控制在30℃—40℃，完成酵母固体发酵阶段使命，这样便可造就出完全不同于普通酵母产品的酵母培养物半成品；
S6：湿的酵母培养物经过负压直燃式隧道干燥机进行烘干脱水，之后通过旋风分离器进行固气分离，将干燥固体颗粒捕捉与气体分离，成为可进行粉碎包装的干酵母培养物半成品，之后输送到物料仓中；
S7：物料仓中的材料在通过提升机输送圆筒仓中进行储存；
S8：之后不同畜禽的生理特点，经过复配混合粉碎包装，生产出用于不同类型动物饲料添加剂的酵母培养物产品。
优选地，所述S2中低温为15℃—17℃。
优选地，所述S1中菌种为优选的酿酒面上酵母菌种与底层酵母菌种或为二者的杂交菌种。
优选地，所述S4中的丝状酵母为热带假丝酵与白地霉。
优选地，所述S4中的调制混合与二次接种量为1％—2％丝状酵母菌种。
优选地，所述S2中发酵罐4中恒流速度为125L—500L/小时。
优选地，所述S6中的隧道烘干脱水温度在120℃—125℃，所述物料温度在80℃—90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、根据酵母生理属性而设计的工艺生产路线，充分发挥酵母可以在有氧和无氧环境中不同生理代谢特性，把酵母自身的生物潜能深度发掘出来，生产出品质更好的酵母培养物，创造更大的经济效益；
2、充分利用射流原理，替代大功率机械搅拌和无菌空气压缩机动力系统，在保证酵母细胞代谢需求的前提下，极大地降低了单细胞生产动力消耗成本，同时并设计了高罐径比发酵罐和高效空气分布器，使酵母在此有氧呼吸代谢阶段，最大限度发挥其裂殖增值的功能，提高酵母菌液细胞含量；
3、根据酵母属性选择优选面上酿酒酵母菌种和底层酿酒酵母菌种，或者二者的杂交菌种，充分利用酵母电子粒子负荷不同的特性，最大利用酵母属性获得在液态环境中的有效均匀空间分布，特别是在酵母菌静培工艺阶段；
4、充分利用射流原理，采用单细胞恒流培养技术，扩大酵母菌发酵菌液细胞浓度和体量，形成连续不断的发酵增值培养，提高发酵指数，达到连续不间断发酵的目的；
5、充分利用射流原理和酵母低温静培代谢属性，极大地降低机械搅拌的动力消耗成本，再配合恒流营养液流加技术，提高酵母低温静培有机代谢合成效率，有力促进和提高酵母培养物有机物质合成量。
综上所述：根据酵母自身生理代谢属性和代谢物质需求设计，达到微生物发酵工艺与装备充分融合一体的正向性效果，开辟了酵母培养物高品质连续、稳定、低耗、高性能生产新工艺。
附图说明
图1为本发明提出的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备中酵母液体培养和发酵的结构示意图；
图2为本发明提出的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备中酵母固定发酵的结构示意图；
图3为本发明提出的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术及工艺设备酵母培养和发酵的流程图。
图中：1空气过滤器、2第一种子罐、3第二种子罐、4发酵罐、5配料罐、6料液泵、7水解剂放置管、8静培罐、9破壁溶裂罐、10物料混合机组、11隧道式固体连续发酵床、12负压直燃式隧道干燥机、13提升机、14圆筒仓、15物料仓、16旋风分离器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，包括配料罐5、第一种子罐2、第二种子罐3、发酵罐4、空气过滤器1和负压直燃式隧道干燥机12，发酵罐4和静培罐8上均安装有射流器，射流器负压端与100级无菌净化空气连接，发酵罐4上的射流器与无菌空气过滤系统连接，保证射流输送的气体无菌，射流器充分利用射流原理，替代大功率机械搅拌和无菌空气压缩机动力系统，第一种子罐2、第二种子罐3和发酵罐4均和空气过滤器1连接，空气过滤器1采用高效空气过滤器，发酵罐4内设高效空气分布器，最大限度提高空气溶解氧，提高酵母细胞繁殖分裂指数。
参照图1-2，第一种子罐2和第二种子罐3连接，在第一种子罐2中进行培养，培养到合适后输送到第二种子罐3中进行培育，第二种子罐3和发酵罐4连接，第二种子罐3中培育完后输送到发酵罐4中进行细胞生殖发酵，细胞生殖发酵培养温度为30℃，生殖培养结束后转入静培罐进行厌氧低温发酵罐发酵培养，低温发酵静培的温度控制在15-17℃，酵母菌的培养温度在20℃以下时，其磷酸解铜酶代谢途径转向有机酸、酯类、醇类、酮类、萜烯类等芳香物质的代谢，重点是合成B族维生素、氨基酸、小肽、脂类等120多种包括一些未知生长因子。
参照图1-2，配料罐5连接有料液泵6，料液泵6的上连接有管道，管道分别连接在第一种子罐2、第二种子罐3和发酵罐4上，发酵罐4的一侧连接有静培罐8，静培罐8的两侧分别连接有水解剂放置管7和破壁溶裂罐9，酵母菌在静培罐8中进行破壁，菌液在50℃—55℃适合的温度与pH值6.5—7.5条件下投入破壁剂进行酵母细胞破壁操作，破壁率在95％以上，提高破壁效率，破壁溶裂罐9的一侧连接有物料混合机组10，通过固液调质混合捣碎机与固体培养基进行充分的混合捣碎吸附，经过二次混合接种机接入丝状酵母，物料混合机组10的一侧设有隧道式固体连续发酵床11，将酵母固体发酵培养基颗粒均匀摊布在隧道式固体连续移动发酵床面上，经过有氧与无氧深度发酵培养，完成酵母固体发酵阶段使命，隧道式固体连续发酵床11和负压直燃式隧道干燥机12连接，负压直燃式隧道干燥机12的一侧连接有旋风分离器16，旋风分离器16分离收集干燥固体培养基颗粒，废弃随分离器通过管道排出，保证固体干燥发酵材料的质量，旋风分离器16的下端连接有物料仓15，物料仓15通过提升机13连接有圆筒仓14，加工完后的材料进行储存方便后期使用。
本发明还提出了一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，包括以下步骤：
S1：先将需要发酵的酵母菌放置到第一种子罐2中进行培养发育，发酵的酵母菌种为特殊选育的，为优选的酿酒面上酵母菌种与底层酵母菌种或为二者的杂交菌种，同时通过配料罐5和料液泵6输送到第一种子罐2中；
S2：等到酵母菌培养到一定时间后在输送到第二种子罐3中进行发育，等到一端时间后在输送到发酵罐4中，发酵罐4的温度设置在28-30℃，保证在酵母菌的正常发育，酵母菌种在发酵罐4中进行恒流繁育增值达标后再输送到酵母静培罐8，新增培养基恒流速度为125L—500L/小时，酵母细胞达标数为30亿个/ml后转入到静培罐8进行低温厌氧条件进行有机合成的代谢，低温为15℃—17℃，酵母菌的培养温度在20℃以下时，其磷酸解铜酶代谢途径转向有机酸、酯类、醇类、酮类、萜烯类等芳香物质的代谢，重点是合成B族维生素、氨基酸、小肽、脂类等120多种包括一些未知生长因子；
S3：酵母低温静培液发酵结束后输送到破壁溶裂罐9连接的热换器进行温度循环调节，使静培液温度达到规定要求，并控制水解剂放置罐7中的水解剂输送到破壁溶裂罐9中，破壁剂投放比例为1％—5％，控制破壁溶裂罐9中的温度50℃—55℃之间和PH值在6.5-7.5之间，酵母菌在20℃以上时其代谢途径主要是磷酸解铜酶乙醇代谢，使酵母细胞内容物破壁后溶出到培养液内，完成酵母在液态发酵阶段的全部历史使命，菌液在50℃—55℃适合的温度与pH值6.5—7.5条件下投入破壁剂进行酵母细胞破壁操作，破壁率在95％以上，提高破壁效率；
S4：酵母细胞破壁液输送到物料混合机组10中，通过固液调质混合捣碎机与固体培养基进行充分的混合捣碎吸附，经过二次混合接种机接入丝状酵母菌种，并经过机械混合碾压成型，调制混合与二次接种量为1％—2％丝状酵母菌种，丝状酵母为假丝酵与白地霉；
S5：将成型后的酵母固体发酵培养基颗粒均匀摊布在隧道式固体连续发酵床11上，经过连续移动发酵床进行有氧与无氧深度发酵培养，固体有氧与厌氧深度发酵温度为30℃—40℃，物料相对水活度在50％—60％之间，后期随环境自然，完成酵母固体发酵阶段使命，这样便可造就出完全不同于普通酵母产品的酵母培养物；
S6：湿的酵母培养物经过负压直燃式隧道干燥机12进行烘干脱水，隧道烘干脱水温度120℃—125℃，物料温度80℃—90℃，物料干燥水分小于10％，之后通过旋风分离器16进行固气分离，将干燥固体颗粒捕捉与气体分离，成为可进行粉碎包装的干酵母培养物半成品，之后输送到物料仓15中；
S7：物料仓15中的材料在通过提升机13输送圆筒仓14中进行储存；
S8：之后不同畜禽的生理特点，经过复配混合粉碎包装，生产出用于不同类型动物饲料添加剂的酵母培养物产品。
本发明中，先将需要发酵的酵母菌放置到第一种子罐2中进行培养发育，发酵的酵母菌种为特殊选育的，为优选的酿酒面上酵母菌种与底层酵母菌种或为二者的杂交菌种，同时通过配料罐5和料液泵6输送到第一种子罐2中，等到酵母菌培养到一定时间后在输送到第二种子罐3中进行发育，等到一端时间后在输送到发酵罐4中，发酵罐4的温度设置在28-30℃，保证在酵母菌的正常发育，酵母菌种在发酵罐4中进行恒流繁育增值达标后再输送到酵母静培罐8，新增培养基恒流速度为125L—500L/小时，酵母细胞达标数为30亿个/ml后转入到静培罐8进行低温厌氧条件进行有机合成的代谢，低温为15℃—17℃，酵母低温静培液发酵结束后输送到破壁溶裂罐9连接的热换器进行温度循环调节，使静培液温度达到规定要求，并控制水解剂放置罐7中的水解剂输送到破壁溶裂罐9中，控制破壁溶裂罐9中的温度50℃—55℃之间和pH值在6.5-7.5之间，酵母菌在20℃以上时其代谢途径主要是磷酸解铜酶乙醇代谢，使酵母细胞内容物破壁后溶出到培养液内，完成酵母在液态发酵阶段的全部历史使命，菌液在50℃—55℃适合的温度与PH值6.5—7.5条件下投入破壁剂进行酵母细胞破壁操作，破壁率在95％以上，提高破壁效率，使酵母细胞内容物破壁后溶出到培养液内，完成酵母在液态发酵阶段的全部历史使命，酵母细胞破壁液输送到物料混合机组10中，通过固液调质混合捣碎机与固体培养基进行充分的混合捣碎吸附，经过二次混合接种机接入丝状酵母菌种，并经过机械混合碾压成型，将成型后的酵母固体发酵培养基颗粒均匀摊布在隧道式固体连续发酵床11上，经过连续移动发酵床进行有氧与无氧深度发酵培养，完成酵母固体发酵阶段使命，固体有氧与厌氧深度发酵温度为30℃—40℃，物料相对水活度在50％—60％，后期随环境自然，这样便可造就出完全不同于普通酵母产品的酵母培养物，湿的酵母培养物经过负压直燃式隧道干燥机12进行烘干脱水，隧道烘干脱水温度120℃—125℃，物料温度80℃—90℃，物料干燥水分小于10％，之后通过旋风分离器16进行分离，将杂质进行分离，成为可进行粉碎包装的酵母培养物半成品，之后输送到物料仓15中，物料仓15中的材料在通过提升机13输送圆筒仓14中进行储存，之后不同畜禽的生理特点，经过复配混合粉碎包装，生产出用于不同类型动物饲料添加剂的酵母培养物产品。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，其特征在于：包括配料罐(5)、第一种子罐(2)、第二种子罐(3)、发酵罐(4)、空气过滤器(1)和负压直燃式隧道干燥机(12)，所述发酵罐(4)和静培罐(8)上均安装有射流器，所述第一种子罐(2)和第二种子罐(3)连接，所述第二种子罐(3)和发酵罐(4)连接，所述配料罐(5)连接有料液泵(6)，所述料液泵(6)的上连接有管道，所述管道分别连接在第一种子罐(2)、第二种子罐(3)和发酵罐(4)上，所述发酵罐(4)的一侧连接有静培罐(8)，所述静培罐(8)的两侧分别连接有水解剂放置罐(7)和破壁溶裂罐(9)，所述破壁溶裂罐(9)的一侧连接有物料混合机组(10)，所述物料混合机组(10)的一侧设有隧道式固体连续发酵床(11)，所述隧道式固体连续发酵床(11)和负压直燃式隧道干燥机(12)连接，所述负压直燃式隧道干燥机(12)的一侧连接有旋风分离器(16)，所述旋风分离器(16)的下端连接有物料仓(15)。
2.根据权利要求1所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，其特征在于，所述物料仓(15)通过提升机(13)连接有圆筒仓(14)。
3.根据权利要求1所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，其特征在于，所述第一种子罐(2)、第二种子罐(3)和发酵罐(4)均和空气过滤器(1)连接。
4.一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于：使用根据权利要求2所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺设备，包括以下步骤：
S1：先将需要发酵的酵母菌种放置到第一种子罐(2)中进行培养发育，同时通过配料罐(5)和料液泵(6)输送到第一种子罐(2)中；
S2：等到酵母菌种培养到一定时间后在输送转接到第二种子罐(3)中进行培养繁育，等到一段时间后再转接输送到发酵罐(4)中，第一种子罐(2)、第二种子罐(3)及发酵罐(4)的温度设置在28-30℃，酵母菌种在发酵罐(4)中进行恒流繁育增值达标后再输送到酵母静培罐(8)中，在低温厌氧条件进行有机合成的代谢；
S3：酵母低温静培液发酵结束后输送到破壁溶裂罐(9)连接的热换器进行温度循环调节，使静培液温度达到规定要求，并控制水解剂放置罐(7)中的水解剂输送到破壁溶裂罐(9)中，破壁剂投放比例为1％—5％，控制破壁溶裂罐(9)中的温度在50℃—55℃，pH值在6.5-7.5，使酵母细胞破壁裂解，使酵母细胞内容物溶出到培养液内，完成酵母在液态发酵阶段的全部历史使命；
S4：酵母细胞破壁罐液经过破壁溶裂罐(9)输送到物料混合机组(10)中，通过固液调质混合捣碎机与固体培养基进行充分的混合捣碎吸附，经过二次混合接种机接入丝状酵母菌种，并经过机械混合碾压成型；
S5：将成型后的酵母固体发酵培养基颗粒均匀摊布在隧道式固体连续发酵床(11)上，经过连续移动发酵床进行有氧与无氧深度发酵培养，在固体有氧与厌氧深度发酵时温度控制在30℃—40℃，完成酵母固体发酵阶段使命，这样便可造就出完全不同于普通酵母产品的酵母培养物半成品；
S6：湿的酵母培养物经过负压直燃式隧道干燥机(12)进行烘干脱水，之后通过旋风分离器(16)进行固气分离，将干燥固体颗粒捕捉与气体分离，成为可进行粉碎包装的干酵母培养物半成品，之后输送到物料仓(15)中；
S7：物料仓(15)中的材料在通过提升机(13)输送圆筒仓(14)中进行储存；
S8：之后不同畜禽的生理特点，经过复配混合粉碎包装，生产出用于不同类型动物饲料添加剂的酵母培养物产品。
5.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S2中低温为15℃—17℃。
6.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S1中菌种为优选的酿酒面上酵母菌种与底层酵母菌种或为二者的杂交菌种。
7.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S4中的丝状酵母为热带假丝酵母与白地霉。
8.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S4中的调制混合与二次接种量为1％—2％丝状酵母菌种。
9.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S2中发酵罐(4)中恒流速度为125L—500L/小时。
10.根据权利要求4所述的一种深度发酵酵母制备酵母培养物的工艺技术，其特征在于，所述S6中的隧道烘干脱水温度在120℃—125℃，所述物料温度在80℃—90℃。
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Denomination of invention: A Process Technology and Equipment for Deep Fermentation Yeast Preparation of Yeast Culture Effective date of registration: 20231130 Granted publication date: 20230623 Pledgee: Shandong Gaotang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: GAOTANG HUANONG BIOENGINEERING CO.,LTD. Registration number: Y2023980068527 |
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